为何中子很容易变为质子,反过来却很难?

我们都知道物质多由原子构成,原子有原子核与核外电子,而原子核里通常又有质子和中子。照理说大家各司其职、相安无事,但实际上物质世界却不总是这么简单。万物有其寿命,有时候也会发生一些变化,当条件合适时,

咱们都知道物资多由原子形成,原子有原子核与核外电子,而原子核里通常又有质子以及中子。照理说大家各司其职、息事宁人,但实际上物资世界却不老是这么简单。万物有其寿命,有时候也会产生一些变化,当前提适合时,中子会摇身一变为为质子,质子也能变成中子,这个时候物资的自身就会发生变化,成为了完整不同的东西。

质子与中子的结构

最先,科学家告知咱们原子是这世界上最小的东西,它是组成一切物体的最小单位,不能再分。但现代物理学告知咱们,不但原子可以分成质子中子与电子,连质子以及中子均可以分成夸克这样更小的粒子。这样分来分去,使得量子世界变得丰厚多彩起来。

质子与中子都是由夸克组成的,每一个质子以及中子里都有三个夸克,夸克的不同抉择了重子,绝大多数的中子会衰变为质子、一个电子以及一个反电子中微子,约有千分之一的中子还会发射γ射线,还有极少数(约百万分之四)会产生“双体(中子)衰变”,变为中性的氢原子。

前文提到,夸克的衰变是由高质量的下夸克向低质量的上夸克转变,上夸克最不乱,所以具有两个上夸克的质子是宇宙中最不乱的重子,它的预测寿命可以长达10²⁹年。但这不象征着质子不能转变成中子,质子转变成中子的进程被称为逆β衰变(IBD)。

逆β衰变的费曼图

当质子遭到一个反电子中微子的轰击时,它会变为中子,并向外发射一个正电子。但这个前提无比刻薄,咱们都知道中微子是最小的粒子,并且这个最小的粒子需要携带至少1.806MeV的动能(称为阈值能量)准确轰击质子时才能启动IBD反映。因为正电子发生后会与左近的电子相互湮灭并发出闪光,因而逆β衰变可以被咱们观测到。固然,它是在人工状况下通过极大量的试验才能得到结果。

结论:

质子与中子都由夸克形成,夸克“味道”以及数量的不同抉择了一个重子究竟是质子还是中子。

中子中有两个下夸克以及一个上夸克,质子中有一个下夸克以及两个上夸克。下夸克比上夸克重,因而下夸克比较容易衰变成上夸克。

当原子核内部质子与中子的比例失衡,其重子间的强力会产生变化,其弱力会诱发中子的下夸克产生衰变。当下夸克衰变成上夸克时,它会释放W⁻玻色子,W⁻玻色子进一步衰变成一个电子以及一个负电子中微子发射出来。这被称为β衰变。

上夸克比下夸克轻,它不能自发转化为下夸克,因而质子不能自动转变成中子,只有受到中微子的强大动能轰击时,质子才能逆转成为中子,并释放一个正电子。要实现逆β衰变是很不易的,你需要瞄得很准,并且射的力度足够大才行。

β衰变与逆衰变其实就是一个夸克的变化

不管是β⁻衰变还是β⁺衰变都有其它的诱发方式,鉴于篇幅缘由在这里不多做介绍了。感谢你的浏览与关注,

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